왜 다른 구성보다 쿼드 콥터가 로봇 공학에서 더 일반적입니까?


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헬리콥터 로봇으로 수행되는 거의 모든 연구는 쿼드 콥터 (4 개의 프로펠러)를 사용하여 수행됩니다. 왜 tricopter를 사용하여 작업이 그렇게 적은가? 아니면 다른 수의 프로펠러입니까? 4 개의 프로펠러가 쿼드 콥터를 가장 인기있는 선택으로 만든 것은 어떻습니까?


이 질문을하는 또 다른 방법은 "4 프로펠러 멀티 로터 / 멀티 콥터가 다른 구성보다 일반적인 이유는 무엇입니까?"라고 생각합니다. 마지막 질문은 당신이 실제로 무엇을했는지 요약합니다.
Ian

답변:


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적어도 부분적으로 쿼드 로터는 역학의 복잡성과 전력 요구 사항 사이의 균형이 잘 맞습니다. 기존의 단일 로터 헬리콥터에서 제어는 로터 방향의 기능입니다. 즉, 선박 방향을 변경하려면 방향을 변경해야합니다. 이것은 매우 복잡한 기계적 연결을 비교적 말하게 만들고 역학을 복잡하게 만듭니다. 트라이 콥터를 사용하면 회 전자의 회전에 의해 유발되는 모멘트의 불균형이 역학에 포함됩니다. 4 개 이상의 로터를 사용하면 안정성이 향상되고 모터가 나가는 등의 오류를 처리 할 수있는 능력이 있지만 전력 문제가 빠르게 발생합니다. 더 많은 모터를 구동해야할수록 전력 요구 사항이 높아지고 쿼드 로터는 이미 전력이 많이 부족합니다. 이것은 일반적으로 로봇 공학의 주요 문제입니다.


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배터리가 갑자기 훨씬 더 효율적이되면 헬리콥터가 최대 6 개의 로터까지 올라갈 것이라고 생각하십니까? 아니면 우리가 더 큰 4 대의 로터 헬리콥터를 얻을 것이라고 생각합니까?
거름 chen

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DaemonMaker가 말했듯이 전력 요구 사항을 기꺼이 감수한다면 더 많은 로터의 추가 이점을 얻을 수 있습니다. 현재 6 로터 제품 은 Asctec Firefly 를 참조하십시오 .
fgb

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또한 tricopter를 사용하면 요 구성 요소를 얻기 위해 후면 로터를 기울이려면 다소 복잡한 기계적 연결 장치가 필요합니다. 쿼드 콥터를 사용하면 4 개의 모터 만 볼트로 고정 할 수 있습니다.
Chris

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요, 피치, 롤 및 추력을 제어하려면 4 자유도가 필요합니다.

따라서 필요한 최소 액츄에이터 수는 4 개의 소품입니다. Tricoptor는 기계적으로 더 복잡한 하나 이상의 로터를 기울이기 위해 서보가 필요합니다.

소품은 4 개로 제한되지 않으며 hexa + coptor도 매우 일반적입니다.

요우 힘이 균형을 이루도록 기울어지지 않는 한 일반적으로 짝수의 소품을 원합니다.

사용 된 정확한 프로펠러 수를 선택하려면 많은 복잡한 트레이드 오프가 필요합니다. 단일 소품은 너무 클 수 없거나 관성이 멀티 콥터를 불안정하게 만듭니다 (따라서 대형 멀티 로터의 경우 큰 소품 대신 더 많은 소품을 볼 수 있습니다).

대형 프로펠러는 많은 소형 프로펠러보다 훨씬 훨씬 효율적이며, 따라서 멀티 콥터에 크기 제한이있는 이유는 무엇입니까?


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+1이. 하나의 로터를 사용하면 로터를 물리적으로 기울이거나 (복잡한) 주기적 메커니즘 (보다 기계적으로 더 복잡한)이 필요합니다. 기체에 견고하게 부착 된 모터를 사용하여 모터 샤프트에 직접 부착 된 간단한 강성 프롭은 기계적으로 훨씬 간단합니다. 4 개의 로터는 이러한 배열로 피치, 롤 및 요를 직접 제어하는 ​​최소 수입니다. (6 개의 로터는 이러한 배열로 피치, 롤, 웨이, 노스, 이스트 및 업을 직접 제어하기위한 최소 수입니다).
David Cary

쿼드 콥터로 어떻게 요요 모션을 얻을 수 있으며, 가능하다면 트라이 콥터로 작동하지 않는 이유는 무엇입니까? 나는 모든 회전자가 비행기에 먼저 기울이고 움직이지 않고 어떤 시스템에서 요 운동을 할 수 있는지 이해할 수 없습니다. 쿼드 콥터와 트라이 콥터의 주요 차이점은 운동 학적 계산이 더 복잡 할 것이라고 생각했을 것입니다.
마크 부스

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내 생각 엔 회 전자 중 두 개를 회전시키고 자하는 방향과 반대 방향으로 회전하면서 다른 두 개는 속도를 늦추고 요잉하는 것입니다. 구르지 않도록 로터를 대각선으로 페어해야합니다.
Ansis Māliņš

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주된 이유는 안정적으로 구축하기가 더 쉽다는 것입니다. 120º 각도는 90º 각도보다 직진하기가 어렵습니다.

좀 더 이해하기 쉬운 또 다른 것은 프로펠러 간의 관계가 어떻게 다른 유형의 운동으로 이어지는가입니다. 다른 속도와 방향으로 움직이는 다른 프로펠러와 로봇 모션에 미치는 영향을 생각하는 것은 직관적입니다. 머리에 많은 삼각법을 사용할 필요가 없기 때문입니다.

마지막으로, 모터는 일반적으로 이러한 종류의 로봇에서 가장 비싼 구성 요소 중 하나이기 때문에 안정성 / 제어 가능성과 비용 사이의 좋은 절충안입니다.


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위의 기계적 답변은 정확합니다. 단일 대형 모터의 고유 한 안정성 문제는 12 차원의 가속, 요, 피치, 롤에 대한 역동적 코롤로 교체되며, 이는 동적 결합을 위해 단순화 된 대각선 관성 프레임이 제공되는 부분적으로 결합 될 수 있습니다 (변환 amd 회전 행렬) 모델. 이 모델에는 쿼드 반경과 병진 및 회전 민첩성간에 반비례 관계가 있습니다. 매우 작은 반경에서 총알을 피하는 것이 매우 쉽습니다.

질문 : 쿼드 콥터로 어떻게 요요 모션을 얻을 수 있습니까? 에 대한 의견이 답변에 대한 에서 다음과 같은 방식으로 순수한 요를 얻습니다.

노스와 사우스 모터는 동속 모터와 동속 모터와 동일한 속도이지만 동일한 속도이지만 전체적으로 더 높은 (또는 더 낮은) 속도로 회전합니다.

그것은 투구하거나 굴리지 않을 것입니다. (죄송합니다)

또한, 소프트웨어에서 요 제어를 희생하여 북쪽 및 남쪽 프로펠러를 분리 한 후 헬리콥터를 제어 할 수 있으며, 크래프트는 계속 회전하며 소프트웨어 새로 고침 빈도가 요퍼 회전 속도를 처리 할 수있는 한 가속도 치수가 클리핑되고 응답 또는 저크도 다소 클리핑 된 것처럼 안정적으로 유지되지만 소프트웨어에서 보정하여 피치와 요를 동일하게 이동할 수 있습니다. (요망되는 요 상태가 실제 상태와 사실상 연결됨)


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감사합니다. 귀하의 답변이 내 의견 질문에 대한 것임을 알았습니다. 나는 그것을 새로운 질문으로 물어야했지만, 당신이 그 질문에 부분적으로 대답 한 이후, 나는 이것에 대한 추가 자회사 질문에 대답 하기 위해 새로운 질문 을 만들었습니다 . * 8 ')
마크 부스
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